Ztráty elektrárny na základě absorpčních ztrát fotovoltaického pole a ztrát střídače
Kromě vlivu faktorů zdrojů je výkon fotovoltaických elektráren ovlivněn také ztrátou výrobního a provozního zařízení elektrárny. Čím větší je ztráta zařízení elektrárny, tím menší je výroba energie. Ztráty zařízení fotovoltaické elektrárny zahrnují hlavně čtyři kategorie: absorpční ztráty fotovoltaického čtvercového pole, ztráty střídače, ztráty sběrného vedení a skříňového transformátoru, ztráty posilovací stanice atd.
(1) Absorpční ztráta fotovoltaického pole je ztráta výkonu z fotovoltaického pole přes slučovací skříň na stejnosměrný vstup střídače, včetně ztráty v důsledku selhání fotovoltaických komponent, ztráty stíněním, úhlové ztráty, ztráty v stejnosměrném kabelu a ztráty v odbočce slučovací skříňky;
(2) Ztráta výkonu střídače se vztahuje na ztrátu výkonu způsobenou převodem stejnosměrného proudu na střídavý proud střídače, včetně ztráty účinnosti převodu střídače a ztráty schopnosti sledování maximálního výkonu MPPT;
(3) Ztráty ve sběrném vedení a v transformátoru jsou ztráty výkonu od vstupního střídavého proudu střídače přes transformátor k elektroměru každé větve, včetně ztrát na výstupu střídače, ztrát konverze transformátoru a ztrát ve vedení zařízení;
(4) Ztráta v posilovací stanici je ztráta od elektroměru každé větve přes posilovací stanici k gateway elektroměru, včetně ztráty v hlavním transformátoru, ztráty ve staničním transformátoru, ztráty na sběrnici a dalších ztrát ve vedení stanice.
Po analýze říjnových dat ze tří fotovoltaických elektráren s komplexní účinností 65 % až 75 % a instalovaným výkonem 20 MW, 30 MW a 50 MW výsledky ukazují, že hlavními faktory ovlivňujícími výkon elektrárny jsou absorpční ztráty fotovoltaických panelů a ztráty střídačů. Z nich má fotovoltaický panel největší absorpční ztráty, které tvoří přibližně 20–30 %, následované ztrátami střídačů, které představují přibližně 2–4 %, zatímco ztráty ve sběrném vedení, rozvodném transformátoru a v posilovací stanici jsou relativně malé, celkem tvoří přibližně 2 %.
Při další analýze výše zmíněné fotovoltaické elektrárny o výkonu 30 MW je zjištěno, že investice do její výstavby činí přibližně 400 milionů juanů. Ztráta energie v elektrárně v říjnu činila 2 746 600 kWh, což představuje 34,8 % teoretické výroby energie. Při přepočtu na cenu 1,0 juanu za kilowatthodinu činila celková ztráta v říjnu 4 119 900 juanů, což mělo obrovský dopad na ekonomické přínosy elektrárny.
Jak snížit ztráty ve fotovoltaické elektrárně a zvýšit výrobu energie
Mezi čtyřmi typy ztrát zařízení fotovoltaické elektrárny jsou ztráty ve sběrném potrubí a skříňovém transformátoru a ztráty v posilovací stanici obvykle úzce spojeny s výkonem samotného zařízení a ztráty jsou relativně stabilní. Pokud však zařízení selže, způsobí to velké ztráty výkonu, proto je nutné zajistit jeho normální a stabilní provoz. U fotovoltaických panelů a střídačů lze ztráty minimalizovat včasnou výstavbou a pozdějším provozem a údržbou. Konkrétní analýza je následující.
(1) Porucha a ztráta fotovoltaických modulů a zařízení slučovací skříně
Existuje mnoho zařízení fotovoltaických elektráren. Fotovoltaická elektrárna o výkonu 30 MW ve výše uvedeném příkladu má 420 slučovacích skříní, z nichž každá má 16 větví (celkem 6720 větví) a každá větev má 20 panelů (celkem 134 400 baterií). Celkové množství zařízení je obrovské. Čím větší je počet, tím vyšší je četnost poruch zařízení a tím větší jsou ztráty energie. Mezi běžné problémy patří zejména spálení fotovoltaických modulů, požár rozvodné skříně, rozbité panely baterií, falešné svařování vodičů, poruchy v odbočném obvodu slučovací skříně atd. Abychom snížili ztráty v této části, musíme jednak posílit proces přejímky a zajistit ji prostřednictvím účinných metod kontroly a přejímky. Kvalita zařízení elektrárny souvisí s kvalitou, včetně kvality výrobního zařízení, instalace a uspořádání zařízení, které splňuje konstrukční normy, a s kvalitou konstrukce elektrárny. Na druhou stranu je nutné zlepšit úroveň inteligentního provozu elektrárny a analyzovat provozní data pomocí inteligentních pomocných prostředků, aby se včas zjistil zdroj poruchy, provedlo se bodové řešení problémů, zlepšila se efektivita práce provozního a údržbářského personálu a snížily se ztráty v elektrárně.
(2) Ztráta stínování
V důsledku faktorů, jako je úhel instalace a uspořádání fotovoltaických modulů, jsou některé fotovoltaické moduly blokovány, což ovlivňuje výkon fotovoltaického pole a vede ke ztrátám energie. Proto je během návrhu a konstrukce elektrárny nutné zabránit tomu, aby se fotovoltaické moduly nacházely ve stínu. Zároveň, aby se snížilo poškození fotovoltaických modulů v důsledku jevu horkých bodů, mělo by být instalováno vhodné množství bypassových diod, které rozdělí bateriový řetězec na několik částí, aby se úměrně ztrácelo napětí a proud v bateriovém řetězci a snížily se tak ztráty elektřiny.
(3) Ztráta úhlu
Úhel sklonu fotovoltaického pole se pohybuje od 10° do 90° v závislosti na účelu a obvykle se volí zeměpisná šířka. Výběr úhlu ovlivňuje jednak intenzitu slunečního záření a jednak je výroba energie fotovoltaických modulů ovlivněna faktory, jako je prach a sníh. Ztráta energie způsobená sněhovou pokrývkou. Zároveň lze úhel fotovoltaických modulů ovládat inteligentními pomocnými prostředky, aby se přizpůsobil změnám ročních období a počasí a maximalizoval se tak výkon elektrárny.
(4) Ztráta střídače
Ztráty střídače se projevují hlavně ve dvou aspektech, jedním je ztráta způsobená účinností přeměny střídače a druhým je ztráta způsobená schopností sledování maximálního výkonu MPPT střídače. Oba aspekty jsou určeny výkonem samotného střídače. Výhoda snížení ztrát střídače pozdějším provozem a údržbou je malá. Proto je výběr zařízení v počáteční fázi výstavby elektrárny dán a ztráty se snižují výběrem střídače s lepším výkonem. V pozdější fázi provozu a údržby lze shromažďovat a analyzovat provozní data střídače pomocí inteligentních prostředků, aby se poskytla podpora rozhodování o výběru zařízení pro novou elektrárnu.
Z výše uvedené analýzy vyplývá, že ztráty způsobí ve fotovoltaických elektrárnách obrovské ztráty a celková účinnost elektrárny by se měla zlepšit snížením ztrát v klíčových oblastech. Na jedné straně se používají účinné nástroje pro zajištění kvality zařízení a konstrukce elektrárny; na druhé straně je v procesu provozu a údržby elektrárny nutné používat inteligentní pomocné prostředky pro zlepšení úrovně výroby a provozu elektrárny a zvýšení výroby energie.
Čas zveřejnění: 20. prosince 2021
